CN107894688A - 可消除散斑的激光投影装置与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可消除散斑的激光投影装置与系统，装置包括：投影光源、图像生成芯片组件、投影镜头及退偏器；上述投影光源与上述投影镜头均设置于上述图像生成芯片组件的反射面所在的一侧；上述投影光源用于将生成的投影光束投射至上述图像生成芯片组件的反射面；上述图像生成芯片组件用于将上述投影光束反射至上述投影镜头，并由上述投影镜头将该投影光束投射至投影屏幕，其中，上述退偏器设置于上述投影光束所在的光路上。相较于现有技术而言，本发明通过在上述投影光束所在的光路上设置退偏器，将具有一致性偏振态的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，从而即可避免在投影显示中产生散斑，实现过程简单，具有较高的实用性。

Description

可消除散斑的激光投影装置与系统

技术领域

本发明涉及激光投影技术领域，尤其涉及一种可消除散斑的激光投影装置与系统。

背景技术

基于激光单色性好、方向性强、亮度高的特点，使得激光作为投影显示的光源具有画面色彩逼真、图像清晰、适用于大屏幕显示的优点。但是由于其单色性好、所发出的光束会具有偏振态一致的特性，使得投影系统各光学表面易于产生各种干涉效应，形成大量的背景杂散干涉条纹与散斑噪声，散斑的存在将使得投影画面的质量有所降低。

为了解决激光投影显示中的激光散斑问题，人们提出多种抑制散斑的方法，例如增加激光光源谱线宽度，这种方法虽然有望根除散斑，但是目前技术难度比较大，很难实现；利用振动屏幕，振动显示芯片，振动投影仪等方法虽然也能消除散斑，但存在一定的技术难度，实用性也受到限制。

发明内容

本发明提供了一种可消除散斑的激光投影装置与系统，可以解决现有技术中抑制散斑的方法技术难度较大，实用性不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种可消除散斑的激光投影装置，该装置包括投影光源、图像生成芯片组件、投影镜头及退偏器；

所述投影光源与所述投影镜头均设置于所述图像生成芯片组件的反射面所在的一侧；

所述投影光源用于将生成的投影光束投射至所述图像生成芯片组件的反射面；

所述图像生成芯片组件用于将所述投影光束反射至所述投影镜头，并由所述投影镜头将所述投影光束投射至投影屏幕，其中，所述退偏器设置于所述投影光束所在的光路上。

可选的，所述退偏器设置于所述投影镜头与所述投影屏幕之间。

可选的，所述退偏器设置于所述投影光源与所述图像生成芯片组件之间。

可选的，所述退偏器设置于所述图像生成芯片组件与所述投影镜头之间。

可选的，所述投影光源为RGB三色激光光源。

为实现上述目的，本发明第二方面提供一种可消除散斑的激光投影系统，该系统包括可消除散斑的激光投影装置与投影屏幕；

所述激光投影装置为本发明第一方面提供的可消除散斑的激光投影装置；

所述投影屏幕用于供所述激光投影装置投射出的投影光束成像。

可选的，所述激光投影装置还包括液晶光阀，所述液晶光阀设置于所述激光投影装置的投影镜头与所述投影屏幕之间，所述退偏器设置于所述液晶光阀表面，且位于靠近所述投影镜头的一侧；

所述液晶光阀用于按照帧顺序将所述投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束和具有第二偏振态的第二投影光束，其中，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，所述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反；

所述投影屏幕用于供所述第一投影光束与第二投影光束成像，并将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。

可选的，所述系统包括第一激光投影装置、第二激光投影装置、第一起偏器及第二起偏器，所述第一激光投影装置、第二激光投影装置均为本发明第一方面提供的可消除散斑的激光投影装置；

所述第一起偏器设置于所述第一激光投影装置与所述投影屏幕之间，用于将所述第一激光投影装置投射的投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束；

所述第二起偏器设置于所述第二激光投影装置与所述投影屏幕之间，用于将所述第二激光投影装置投射的投影光束转化为具有第二偏振态的第二投影光束，其中，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，所述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反；

所述投影屏幕用于供所述第一投影光束与第二投影光束成像，并将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。

本发明所提供的一种可消除散斑的激光投影装置，包括投影光源、图像生成芯片组件、投影镜头及退偏器；上述投影光源与上述投影镜头均设置于上述图像生成芯片组件的反射面所在的一侧；上述投影光源用于将生成的投影光束投射至上述图像生成芯片组件的反射面；上述图像生成芯片组件用于将上述投影光束反射至上述投影镜头，并由上述投影镜头将该投影光束投射至投影屏幕，其中，上述退偏器设置于上述投影光束所在的光路上。相较于现有技术而言，本发明通过在上述投影光束所在的光路上设置退偏器，将具有一致性偏振态的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，从而即可避免投影显示中产生散斑，实现过程简单，具有较高的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图；

图2为本发明第二实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图；

图3为本发明第三实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图；

图4为本发明第四实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图；

图5为本发明第五实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图；

图6为本发明第六实施例中可消除散斑的激光投影系统的结构示意图；

图7为本发明第七实施例中可消除散斑的激光投影系统的结构示意图；

图8为本发明第八实施例中可消除散斑的激光投影系统的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明第一实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图，本发明第一实施例中，上述可消除散斑的激光投影装置100包括投影光源110、图像生成芯片组件120、投影镜头130及退偏器(图1中未示出)；

投影光源110与投影镜头130均设置于图像生成芯片组件120的反射面所在的一侧；

投影光源110用于将生成的投影光束投射至图像生成芯片组件120的反射面；

图像生成芯片组件120用于将上述投影光束反射至投影镜头130，并由投影镜头130将上述投影光束投射至投影屏幕200，其中，上述退偏器设置于上述投影光束所在的光路上。

其中，投影光源110为RGB三色激光光源。

其中，图像生成芯片组件120具有反射面，利用该反射面即可将投影光源110投射到图像生成芯片组件120的投影光束反射至投影镜头130。

可选的，图像生成芯片组件120可以采用DLP(Digital Light Processing，数字光处理)组件或LCOS(Liquid Crystal On Silicon，液晶附硅)组件。

其中，DLP组件是基于TI(Texas Instruments，美国德州仪器)公司开发的DMD(Digital Micromirror Device，数字微镜元件)芯片来完成可视数字信息显示的技术。其原理是当投影光源110发射出的投影光束投射在DMD芯片上时，DMD芯片会将投影光束反射至投影镜头130，最后经过投影镜头130在投影屏幕200上成像；LCOS组件是一种基于反射模式，尺寸非常小的矩阵液晶显示组件，这种矩阵在硅芯片上加工制作而成，当上述投影光束投射至LCOS组件上时，LCOS组件即同样可将上述投影光束反射至投影镜头130，最后经过投影镜头130在投影屏幕200上成像。

其中，上述退偏器用于把偏振光转换成非偏振光，其可以采用液晶退偏器、石英退偏器、楔型晶体退偏器、Lyot型退偏器、环型退偏器等中的任意一种。另外，上述投影光束能够全部投射至上述退偏器的表面。

可以理解的是，将携带有偏振态的上述投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束之后，该普通投影光束在投影至投影屏幕的过程中便不易于产生干涉效应，从而可消除投影显示中产生的散斑。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影装置100，包括投影光源110、图像生成芯片组件120、投影镜头130及退偏器；相较于现有技术而言，本发明实施例通过在上述投影光束所在的光路上设置退偏器，将携带有偏振态的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，从而即可避免投影显示中产生散斑，实现过程简单，具有较高的实用性。

进一步的，基于本发明第一实施例，参照图2，图2为本发明第二实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图，本发明第二实施例中，上述退偏器140设置于投影镜头130与投影屏幕200之间。

具体的，投影光源110将生成的投影光束投射至图像生成芯片组件120的反射面之后，图像生成芯片组件120会将该投影光束反射至投影镜头130，由投影镜头130将该投影光束经过退偏器140投射至投影屏幕200，其中，退偏器140会将投影镜头130投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束。

可以理解的是，将投影镜头130投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束之后，该普通投影光束在投影至投影屏幕的过程中便不易于产生干涉效应，从而可避免投影显示中产生散斑。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影装置100，包括投影光源110、图像生成芯片组件120、投影镜头130及退偏器140；相较于现有技术而言，本发明实施例通过在投影镜头130与投影屏幕200之间设置退偏器140，将投影镜头130投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，从而即可避免投影显示中产生散斑，实现过程简单，具有较高的实用性。

进一步的，基于本发明第一实施例，参照图3，图3为本发明第三实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图，本发明第三实施例中，上述退偏器140设置于投影光源110与图像生成芯片组件120之间。

具体的，投影光源110将生成的投影光束经过退偏器140投射至图像生成芯片组件120的反射面之后，图像生成芯片组件120会将该投影光束反射至投影镜头130，由投影镜头130将该投影光束投射至投影屏幕200，其中，退偏器140会将投影光源110投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束。

可以理解的是，将投影光源110投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束之后，该普通投影光束在投影至投影屏幕的过程中便不易于产生干涉效应，从而可以避免在投影显示中产生散斑。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影装置100，包括投影光源110、图像生成芯片组件120、投影镜头130及退偏器140；相较于现有技术而言，本发明实施例通过在投影光源110与图像生成芯片组件120之间设置退偏器140，将投影光源110投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，从而即可避免投影显示中产生散斑，实现过程简单，具有较高的实用性。

进一步的，基于本发明第一实施例，参照图4，图4为本发明第四实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图，本发明第四实施例中，上述退偏器140设置于图像生成芯片组件120与投影镜头130之间。

具体的，投影光源110将生成的投影光束投射至图像生成芯片组件120的反射面之后，图像生成芯片组件120会将该投影光束反射至投影镜头130，在反射过程中会经过退偏器140，该退偏器140会将图像生成芯片组件120反射的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，然后由投影镜头130将该普通投影光束投射至投影屏幕200。

可以理解的是，将图像生成芯片组件120反射的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束之后，该普通投影光束在投影至投影屏幕的过程中便不易于产生干涉效应，从而可避免投影显示中产生散斑。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影装置100，包括投影光源110、图像生成芯片组件120、投影镜头130及退偏器140；相较于现有技术而言，本发明实施例通过在图像生成芯片组件120与投影镜头130之间设置退偏器140，将图像生成芯片组件120反射的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，从而即可表面投影显示中产生散斑，实现过程简单，具有较高的实用性。

进一步的，基于本发明第一实施例，参照图5，图5为本发明第五实施例中可消除散斑的激光投影装置的结构示意图，本发明第五实施例中，上述可消除散斑的激光投影装置100还包括液晶光阀150，液晶光阀150设置于投影镜头130与投影屏幕200之间，退偏器140设置于液晶光阀150表面，且位于靠近投影镜头130的一侧；

液晶光阀150用于按照帧顺序将上述投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束和具有第二偏振态的第二投影光束，其中，上述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，上述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反。例如，液晶光阀150可以在当前帧将上述投影光束转化为能被左镜片接收而不能被右镜片接收的第一偏振态，在下一帧将上述投影光束转化为不能被左镜片接收而能被右镜片接收的第二偏振态。

其中，当第一偏振态和第二偏振态均为线偏振时，观众通过佩戴线偏振3D眼镜，左、右眼即可分别观看到第一投影光束与第二投影光束在投影屏幕200上所成的图像，进而在脑海中呈现出3D效果；当第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振时，观众通过佩戴圆偏振3D眼镜，左、右眼即可分别观看到第一投影光束与第二投影光束在投影屏幕200上所成的图像，进而在脑海中呈现出3D效果。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影装置100，包括投影光源110、图像生成芯片组件120、投影镜头130、退偏器140及液晶光阀150；相较于现有技术而言，本发明实施例通过在投影镜头130与投影屏幕200之间依次设置退偏器140与液晶光阀150，通过退偏器140将投影镜头130投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，并通过液晶光阀150按照帧顺序将该普通投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束和具有第二偏振态的第二投影光束，从而尽可能降低投影光束在3D投影过程中产生干涉效应的概率，进而消除3D投影显示中产生的散斑，实现过程简单，具有较高的实用性。

进一步的，基于本发明第一实施例，参照图6，图6为本发明第六实施例中可消除散斑的激光投影系统的结构示意图，本发明第六实施例中，上述系统包括本发明第一实施例至第四实施例中任意实施例所提供的可消除散斑的激光投影装置100与投影屏幕200。

其中，投影屏幕200用于供激光投影装置100投射出的投影光束成像；投影屏幕200可以为普通的投影白幕或者金属银幕。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影系统，采用可消除散斑的激光投影装置100与投影屏幕200，由于激光投影装置100设置有退偏器，可以将激光投影装置100投射出的投影光束转化为不具有偏振态的普通投影光束，因此可以有效的防止投影屏幕200中产生散斑。

进一步的，基于本发明第六实施例，参照图7，图7为本发明第七实施例中可消除散斑的激光投影系统的结构示意图，本发明第七实施例中，上述激光投影装置100还包括液晶光阀150，该液晶光阀150设置于上述激光投影装置100的投影镜头与投影屏幕200之间，上述退偏器140设置于该液晶光阀150的表面，且位于靠近上述投影镜头的一侧；

其中，液晶光阀150用于按照帧顺序将上述投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束和具有第二偏振态的第二投影光束，其中，上述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，上述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反。例如，上述液晶光阀可以在当前帧将上述投影光束转化为能被左镜片接收而不能被右镜片接收的第一偏振态，在下一帧将上述投影光束转化为不能被左镜片接收而能被右镜片接收的第二偏振态。

投影屏幕200用于供上述第一投影光束与第二投影光束成像，并将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。

其中，当第一偏振态和第二偏振态均为线偏振时，观众通过佩戴线偏振3D眼镜，左、右眼即可分别观看到第一投影光束与第二投影光束在投影屏幕200上所成的图像，进而在脑海中呈现出3D效果；当第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振时，观众通过佩戴圆偏振3D眼镜，左、右眼即可分别观看到第一投影光束与第二投影光束在投影屏幕200上所成的图像，进而在脑海中呈现出3D效果。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影系统，上述激光投影装置100还包括液晶光阀150，该液晶光阀150用于按照帧顺序将上述投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束，然后投影至投影屏幕200，从而实现3D投影效果，由于激光投影装置100设置有退偏器140，因此可以将上述第一投影光束和第二投影光束均转化为不具有偏振态的普通投影光束，进而可以有效的防止投影屏幕200中的3D投影图像产生散斑。

进一步的，基于本发明第六实施例，参照图8，图8为本发明第八实施例中可消除散斑的激光投影系统的结构示意图，本发明第八实施例中，上述系统包括第一激光投影装置101、第二激光投影装置102、第一起偏器01及第二起偏器02，其中，第一激光投影装置101、第二激光投影装置102均为本发明第一实施例至第四实施例中任意实施例所提供的可消除散斑的激光投影装置100；

第一起偏器01设置于第一激光投影装置101与投影屏幕200之间，用于将第一激光投影装置101投射的投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束；

第二起偏器02设置于第二激光投影装置102与投影屏幕200之间，用于将第二激光投影装置102投射的投影光束转化为具有第二偏振态的第二投影光束，其中，上述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，上述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反；

投影屏幕200用于供上述第一投影光束与第二投影光束成像，并将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。

其中，上述第一投影光束与第二投影光束在投影屏幕200上的成像位置相同，当第一偏振态和第二偏振态均为线偏振时，观众通过佩戴线偏振3D眼镜，左、右眼即可分别观看到第一投影光束与第二投影光束在投影屏幕200上所成的图像，进而在脑海中呈现出3D效果；当第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振时，观众通过佩戴圆偏振3D眼镜，左、右眼即可分别观看到第一投影光束与第二投影光束在投影屏幕200上所成的图像，进而在脑海中呈现出3D效果。

本发明实施例所提供的可消除散斑的激光投影系统，采用可消除散斑的第一激光投影装置101、第二激光投影装置102及投影屏幕200，第一激光投影装置101与第二激光投影装置102将投影光束投影至投影屏幕200的同一区域之后，观众即可通过3D眼镜观看到3D图像。由于第一激光投影装置101和第二激光投影装置102均设置有退偏器，因此可以将第一激光投影装置101与第二激光投影装置102投射出的投影光束分别转化为不具有偏振态的普通投影光束，进而可以有效的防止投影屏幕200中的3D投影图像产生散斑。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本发明所提供的一种可消除散斑的激光投影装置与系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种可消除散斑的激光投影装置，其特征在于，所述装置包括投影光源、图像生成芯片组件、投影镜头及退偏器；

所述投影光源与所述投影镜头均设置于所述图像生成芯片组件的反射面所在的一侧；

所述投影光源用于将生成的投影光束投射至所述图像生成芯片组件的反射面；

所述图像生成芯片组件用于将所述投影光束反射至所述投影镜头，并由所述投影镜头将所述投影光束投射至投影屏幕，其中，所述退偏器设置于所述投影光束所在的光路上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述退偏器设置于所述投影镜头与所述投影屏幕之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述退偏器设置于所述投影光源与所述图像生成芯片组件之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述退偏器设置于所述图像生成芯片组件与所述投影镜头之间。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的装置，其特征在于，所述投影光源为RGB三色激光光源。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括液晶光阀，所述液晶光阀设置于所述投影镜头与所述投影屏幕之间，所述退偏器设置于所述液晶光阀表面，且位于靠近所述投影镜头的一侧；

所述液晶光阀用于按照帧顺序将所述投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束和具有第二偏振态的第二投影光束，其中，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，所述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反。

7.一种可消除散斑的激光投影系统，其特征在于，所述系统包括激光投影装置与投影屏幕；

所述激光投影装置为权利要求1至5任意一项所述的可消除散斑的激光投影装置；

所述投影屏幕用于供所述激光投影装置投射出的投影光束成像。

8.根据权利要求7所述的激光投影系统，其特征在于，所述激光投影装置还包括液晶光阀，所述液晶光阀设置于所述激光投影装置的投影镜头与所述投影屏幕之间，所述退偏器设置于所述液晶光阀表面，且位于靠近所述投影镜头的一侧；

所述液晶光阀用于按照帧顺序将所述投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束和具有第二偏振态的第二投影光束，其中，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，所述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反；

所述投影屏幕用于供所述第一投影光束与第二投影光束成像，并将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。

9.根据权利要求7所述的激光投影系统，其特征在于，所述系统包括第一激光投影装置、第二激光投影装置、第一起偏器及第二起偏器，所述第一激光投影装置、第二激光投影装置均为权利要求1至5任意一项所述的可消除散斑的激光投影装置；

所述第一起偏器设置于所述第一激光投影装置与所述投影屏幕之间，用于将所述第一激光投影装置投射的投影光束转化为具有第一偏振态的第一投影光束；

所述第二起偏器设置于所述第二激光投影装置与所述投影屏幕之间，用于将所述第二激光投影装置投射的投影光束转化为具有第二偏振态的第二投影光束，其中，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，或者，所述第一偏振态和第二偏振态均为圆偏振且二者的偏振方向相反；

所述投影屏幕用于供所述第一投影光束与第二投影光束成像，并将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。